Chapter 1 DSP概述1

系统控制
程序地址控制
数据地址控制
特殊功能寄 存器
PAB PB CAB CB DAB DB EAB EB
程序/数据 存储器 串行口 并行口 定时器 计数器 中断 I/O扩展口
储存 控制 界面
外设 控制 界面
乘法器 器
比较器
DSP的结构特点 的结构特点
哈佛结构 多总线结构 指令系统的流水线操作 专用的硬件乘法器 特殊的DSP指令 快速的指令周期 硬件配置强
DSP主宰未来生活 主宰未来生活 主宰
数字交换机 GSM和CDMA GSM和 数字化电视 DV,数码相机 DV,数码相机
取代 取代 取代 正淘汰
模拟交换机 模拟移动通信系统 模拟电视 磁带胶卷和洗印业
数字信号处理技术（Digital Signal Processing） Processing） 数字信号处理技术（ 是理论和计算方法上的技术,数字信号处理器（ 是理论和计算方法上的技术,数字信号处理器（ Digital Signal Processor）是指实现这些技术的通用 Processor） 或专用可编程微处理器芯片。 或专用可编程微处理器芯片。 数字信号处理包括两个方面的内容: 数字信号处理包括两个方面的内容: 1．算法的研究 2．数字信号处理的实现
2．数字信号处理的实现 数字信号处理的实现是用硬件、软件或软硬结合 的方法来实现各种算法。
① 在通用计算机（PC机）上用软件（如Fortran、。不适 用通用的可编程DSP芯片实现 用单片机实现，用于不太复杂的数字信号处理。 芯片实现， ⑤ 在通用计算机（PC机 上用软件（ Fortran、C语 ③ 用单片机实现，用于不太复杂的数字信号处理 用通用的可编程DSP芯片实现，具有可编程性和强大 实现，但速度慢，不适合实时数字信号处理， 言）实现，但速度慢，不适合实时数字信号处理，只用于算 的处理能力，累加运算为主的密集型DSP算法 合于以乘法- 可完成复杂的数字信号处理的算法， 算法； 的处理能力，累加运算为主的密集型DSP算法； ，在实时DSP 合于以乘法- 可完成复杂的数字信号处理的算法 在实时DSP 法的模拟； 法的模拟； 领域中处于主导地位； 领域中处于主导地位； 用专用的DSP芯片实现 芯片实现， ④ 用专用的DSP芯片实现，可用在要求信号处理速度极 ② 在通用计算机系统中加入专用的加速处理机实现，用 以增强运算能力和提高运算速度。不适合于嵌入式应用，专用 快的特殊场合，如专用于FFT、数字滤波算法的DSP芯片 芯片， 快的特殊场合，如专用于FFT、数字滤波算法的DSP芯片，相 性强，应用受到限制； 应的信号处理算法由内部硬件电路实现。应用受到限制； 应的信号处理算法由内部硬件电路实现。应用受到限制；
1．算法的研究 算法的研究是指如何以最小的运算量和存储器的 使用量来完成指定的任务， 世纪60年代出现的快 使用量来完成指定的任务，如20世纪 年代出现的快 世纪 速傅里叶变换（FFT），使数字信号处理技术发生了 速傅里叶变换（ ），使数字信号处理技术发生了 ）， 革命性的变化。 革命性的变化。 近几年来， 近几年来，数字信号处理的理论和方法得到了迅 速的发展， 语音与图像的压缩编码、 速的发展，如：语音与图像的压缩编码、识别与鉴别 信号的调制与解调、加密和解密， ，信号的调制与解调、加密和解密，频谱分析等各种 快速算法都成为研究的热点、并取得了长足的进步， 快速算法都成为研究的热点、并取得了长足的进步， 为各种实时处理的应用提供了算法基础。 为各种实时处理的应用提供了算法基础。
第一章 DSP概述
DSP的含义 的含义
狭义理解可为Digital Signal Processor 数字 狭义理解可为 信号处理器。 信号处理器。 广义理解可为Digital Signal Processing 译为 广义理解可为 数字信号处理技术。 数字信号处理技术。 前者是指用于数字信号处理的可编程微处理器， 前者是指用于数字信号处理的可编程微处理器， 后者则是指数字信号处理的理论和方法。 后者则是指数字信号处理的理论和方法。
1.4 DSP芯片的应用 DSP芯片的应用
随着DSP芯片价格的下降，性能价格比的提高，DSP芯片 随着DSP芯片价格的下降，性能价格比的提高，DSP芯片 芯片价格的下降 具有巨大的应用潜力。 具有巨大的应用潜力。 主要应用： 主要应用： 1. 如：引擎控制 助听器 信号处理 高保真音响 频谱分析、函数发生、 如：频谱分析、函数发生、 震裂处理器 音乐合成 X-射线扫描 声 射线扫描 2. 控 通 信 音调控制 数据采集、锁相环、 数据采集、锁相环、 心电图/脑电图 心电图 脑电图 发动机控制 图形加速器 玩具与游戏 3. 语 音 超声设备 自动驾驶 模态分析、暂态分析、 模态分析、暂态分析、 数字电话/电视 数字电话 电视 工作站 核磁共振 机器人控制 高清晰度电视HDTV 高清晰度电视 石油/地质勘探、 地质勘探、 石油4. 图像处理 地质勘探 磁盘/光盘伺服控制 诊断工具 磁盘 光盘伺服控制 变频空调 地震预测与处理等； 地震预测与处理等； 多媒体计算机等 5. 军 事 机顶盒等 病人监护等 神经网络控制等 6. 仪器仪表 如：保密通信 、自适应均衡、 二维和三维图形处理、 调制解调器、自适应均衡、 如：调制解调器自适应滤波、 二维和三维图形处理、 数字滤波、语音合成、 如：雷达处理、自适应滤波、 数字滤波 语音合成、 语音编码、 语音编码 7. 自动控制 图像压缩与传输、 数据加密、数据压缩、 图像压缩与传输、 数据加密、数据压缩、 声纳处理 快速傅氏变换、 变换、 快速傅氏变换、Hilbert变换、 变换 导航 语音识别、语音增强、 语音识别、语音增强、 图像鉴别、图像增强、 回波抵消、多路复用、 图像鉴别 图像增强 回波抵消、多路复用、 8. 医疗工程 导弹制导 相关运算、频谱分析、 相关运算、频谱分析、 图像转换、模式识别、 传真、扩频通信、 图像转换、模式识别 传真、扩频通信、 、 电子对抗、语音存储、 语音邮件、语音存储 语音邮件模式匹配、、 卷 家用电器 、 9. 、电子地图、 全球定位GPS 全球定位 移动通信、纠错编译码 动画、电子地图 移动通信模式匹配、 、 动画积、、纠错编译码、 搜索与跟踪 窗函数、波形产生等 窗函数语音转换等； 文本—语音转换等 文本 、波形产生等； 可视电话、路由器等； 机器人视觉等； 可视电话、路由器等； 机器人视觉等； 10. 计 语音转换等；； 算 机 情报收集与处理等
DSP软件开发技术 ——基于TMS320C5416 DSK
课程主要内容
第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章 DSP概述 DSP基础（教材2、3、7） DSP软件开发（教材5、6） DSP常用算法实现—FIR、FFT 片上外设、中断（教材4） ‘C54X系统设计（教材8、9 ）
课程概述 一、学时分配
局限性
DSP处理系统需要满足实时性要求
自然界的信号绝大多数是模拟信号 模拟信号处理系统从根本上说是实时的 射频（RF，Radio Frequency）信号必须 用模拟信号来实现
1.3 DSP芯片分类 DSP芯片分类
1. 按用途分类
按照用途，可将DSP芯片分为通用型和专用型两大类。 芯片分为通用型和专用型两大类。 按照用途，可将DSP芯片分为通用型和专用型两大类 通用型DSP芯片：一般是指可以用指令编程的DSP芯片 通用型DSP芯片：一般是指可以用指令编程的DSP芯片， 芯片， 芯片 适合于普通的DSP应用，具有可编程性和强大的处理能力， 适合于普通的DSP应用，具有可编程性和强大的处理能力，可 应用 完成复杂的数字信号处理的算法。 完成复杂的数字信号处理的算法。 专用型DSP芯片：是为特定的DSP运算而设计 专用型DSP芯片：是为特定的DSP运算而设计，通常只针 运算而设计， 芯片 对某一种应用，相应的算法由内部硬件电路实现，适合于数字 对某一种应用，相应的算法由内部硬件电路实现， 滤波、FFT、卷积和相关算法等特殊的运算。 滤波、FFT、卷积和相关算法等特殊的运算。主要用于要求信 号处理速度极快的特殊场合。 号处理速度极快的特殊场合。
授课学时：32，实验学时：16 理论教学安排
DSP概述（2学时） DSP基础（10学时） DSP软件开发（8学时） DSP常用算法实现（2学时） 片上外设、中断（4学时） ‘C54X系统设计（4学时） 复习（2学时）
二、考核要求及方法： 考核要求及方法：
平时成绩：25%，作业及考勤 实验成绩：25%，实验过程及报告 期末成绩：50% 自己设计应用程序和多做实验项目课 程成绩加分规定
1.3 DSP芯片分类 DSP芯片分类
2．按数据格式分类
根据芯片工作的数据格式，按其精度或动态范围， 根据芯片工作的数据格式，按其精度或动态范围，可将 通用DSP划分为定点 划分为定点DSP和浮点 和浮点DSP两类 两类。 通用DSP划分为定点DSP和浮点DSP两类。 若数据以定点格式工作的——定点 若数据以定点格式工作的——定点DSP芯片。 定点DSP芯片 芯片。 若数据以浮点格式工作的——浮点 若数据以浮点格式工作的——浮点DSP芯片。 浮点DSP芯片 芯片。 不同的浮点DSP芯片所采用的浮点格式有所不同， 不同的浮点DSP芯片所采用的浮点格式有所不同，有的 芯片所采用的浮点格式有所不同 DSP芯片采用自定义的浮点格式，有的DSP芯片则采用 DSP芯片采用自定义的浮点格式，有的DSP芯片则采用IEEE的 芯片则采用IEEE的 芯片采用自定义的浮点格式 标准浮点格式。 标准浮点格式。
学习教材和参考书
参考书
1. DSP开发技术实验指导书 开发技术实验指导书 2. DSP设计与实验教程，王金龙等，机械工业 设计与实验教程， 设计与实验教程 王金龙等， 技术论坛 合众达技术论坛 » SEED产品论坛 产品论坛 /service/bbs HELLODSP /bbs/forumdisplay.php?fid=6 &page=1
DSP的结构特点 的结构特点
哈佛结构 多总线结构 指令系统的流水线（pipeline）操作 专用的硬件乘法器 特殊的DSP指令 快速的指令周期 硬件配置强